基本介紹
- 中文名：鑽削
- 外文名：bore
- 定義：是孔加工的一種基本方法
- 常用的鑽床：台式鑽床、立式鑽床和搖臂鑽床
- 鑽削運動構成：鑽頭的旋轉運動為主切削運動
簡介,加工方法,鑽削的工藝特點,鑽削用刀工具,中心鑽,麻花鑽,擴孔鑽,鍃鑽,鑽削工具機,立式鑽床,搖臂鑽床,台式鑽床,套用,鑽削的引偏,
簡介
鑽削運動構成：鑽頭的旋轉運動為主切削運動，加工精度較低。
加工方法
用鑽頭在實體材料上加工孔的工藝方法稱為鑽削加工。鑽削是孔加工的基本方法之一，鑽削通常在鑽床或車床上進行，也可在鏜床或銑床上進行。
鑽床是孔加工的主要工具機。在鑽床上主要用鑽頭（麻花鑽）進行鑽孔。在車床上鑽孔時，工件旋轉，刀具做進給運動。而在鑽床上加工時，工件不動，刀具做旋轉主運動，同時沿軸向移動做進給運動。故鑽床適用於加工沒有對稱迴轉軸線的工件上的孔，尤其是多孔加工，如加工箱體、機架等零件上的孔。除鑽孔外在鑽床上還可完成擴孔、鉸孔、鍃平面、攻螺紋等工作，其加工方法如下圖所示。
鑽削的工藝特點
(1)麻花鑽的兩條切削刃對稱地分布在軸線兩側，鑽削時，所受徑向抗力相互平衡，因此不像單刃刀具那樣容易彎曲。
(2)鑽孔時切削深度達到孑孔徑的一半，金屬切除率較高。
(3)鑽削過程是半封閉的，鑽頭伸人工件孔內並占有較大空間，切屑較寬且往往成螺旋狀，而麻花鑽容屑槽尺寸有限，因此排屑較困難，已加工孔壁由於切屑的擠壓摩擦常被劃傷，使表面粗糙度Ra值較大。
(4)鑽削時，冷卻條件差，切削溫度高，因此，限制了切削速度，影響生產率的提高。
(5)鑽削為粗加工，其加工經濟精度等級為ITl3～IT11，表面粗糙度為Ra50～12．5μm。一般用作要求不高的孔(如螺栓通過孔、潤滑油通道孔等)的加工或高精度孔的預加工。
鑽削用刀工具
中心鑽
中心鑽用於軸類等零件端面上的巾心孔加工。中心鑽有三種形式，如下圖所示。加工直徑d=1～10mm的中心孔時，通常採用A型，用於不需要多次裝夾或不保留中心孔的工件；工序較長、精度要求較高的工件，為了避免60°定心錐被損壞，一般採用B型，用於多次安裝的工件。R型中心鑽可減小中心孔與頂尖的接觸面積，減小摩擦力，提高定位精度。
麻花鑽
（一）標準麻花鑽的結構。麻花鑽主要用來在工件上鑽孔，其結構有相應的標準，標準麻花鑽通常由刀體、刀柄和頸部組成，如圖1所示。
1)刀體：也稱作工作部分，刀體有兩條對稱的螺旋槽，用於容屑、排屑和導入切削液。刀體包括切削部分與導向部分。
刀體的前端為切削部分，承擔主要的切削工作；麻花鑽在其軸線兩側對稱分布有兩個切削部分，如圖2所示。兩螺旋槽面是前面，麻花鑽頂端的兩個曲面是後面，兩後面的交線稱為橫刃，前面與後面的交線是主切削刃。刀體的後端為導向部分，導向部分是切削部分的後備部分，在鑽削時沿進給方向起引導鑽頭作用。導向部分包括副切削刃、第一副後面（刃帶）、第二副後面、螺旋槽等。
2)刀柄：刀柄是麻花鑽上的夾持部分，切削時既用於連線又用來傳遞轉矩。刀柄有錐柄（莫氏標準錐度）和直柄兩種。鑽頭直徑大於Φ12時做成圓錐柄，小直徑鑽頭則做成圓柱柄。
3)頸部：刀體與刀柄間的過渡部分，在麻花鑽製造的磨削過程中起退刀槽作用，通常麻花鑽的直徑、材料牌號標記在這個部分。為製造方便，小直徑直柄鑽頭沒有頸部。
圖1
圖2（二）先進鑽頭——群鑽。
1)標準麻花鑽使用中存在的問題：①主切削刃上各點前角相差較大（-30°～30°），切削能力懸殊；②橫刃前角小（負值），橫刃且長，鑽削軸向力大，定心差；③主切削刃長，切削寬度大，切屑捲曲困難，不易排屑；④主切削刃與副切削刃轉角處（即刀尖）切削速度高，但該處后角為零，因而刀尖磨損最快；⑤切削速度口變化大，外徑處最大，鑽心處v=0，此處擠壓嚴重；⑥棱帶處副偏角近似為零，副后角為零，因此摩擦嚴重；⑦兩條主刀刃不易磨對稱，徑向分力的合力易引起孔的直徑加大或孔的直線偏斜。
2)群鑽。群鑽是由倪志福發明的，他當時提出這種鑽頭的發明主要是民眾的功勞，群鑽由此得名。群鑽是標準高速鋼麻花鑽綜合修磨方法的套用。下圖所示為基本型群鑽幾何形狀。修磨的方法是：先磨出兩條外直刃（AB），然後再在兩個後刀面上分別磨出月牙形圓弧槽（BC），最後修磨橫刃，使之縮短、變尖、變低，以形成兩條內直刃（CD），留下一條窄橫刃bΨ，此外，在外刃上還要磨出分屑槽。群鑽的加工精度和生產效率大大高於標準高速鋼麻花鑽。
群鑽主要用於切削鋼材，兩條主刀刃各分三段，標準群鑽外直刃鋒角2Ψ=125°；圓弧刃2εc；內直刃鋒角2τ=135°。將橫刃修短、磨低、磨尖，形成三個尖，o尖、B尖和B塊。開分屑槽，當D≥15～40mm時效果好。
群鑽的特點是鑽削力小、溫度低、進給量提高、切入快、定心好、直線度好、排屑順利。可用下面四句話來概括：三尖七刃銳當先，月牙弧槽分兩邊，一側外刃再開槽，橫刃磨低窄又尖。
擴孔鑽
用擴孔工具(如擴孔鑽)擴大工件孔徑的加工方法稱為擴孔。擴孔是用擴孔鑽在工件上已經鑽出、鑄出或鍛出的孔的基礎上所做的進一步加工，以擴大孔徑，提高孔的加工精度。對精度要求高、表面要求光潔的小孔，在鑽削後常常採用擴孔來進行半精加工。擴孔鑽的類型如圖3所示，有整體錐柄擴孔鑽、鑲齒套式擴孔鑽和硬質合金可轉位式擴孔鑽三種。
用擴孔鑽擴孔，加工餘量比鑽孔時小得多。它可以是為鉸孔前的預加工，也可以是精度要求不高孔的最終加工工序。如圖4所示，擴孔鑽在結構上具有以下特點：
(1)導向性好。擴孔鑽與麻花鑽相似，由於容屑槽淺而窄，通常可在刀體上做出有3或4個切削刃，這樣既能提高生產效率，又增加了切削刃的棱邊數．從而增強了擴孔時刀具的導向及修光作用，有利於提高加工質量，切削也比較穩定。
(2)剛性好。由於擴孔時切削深度較小，ap=(D-d)/2，切屑少，容屑槽可做的淺而窄，使鑽心部分較粗大，大大提高了刀體的剛度。
(3)切削條件好。擴孔鑽的切削刃不必自外緣延續到中心，無橫刃，避免了橫刃及其引起的不良影響。軸向力較小，可採用較大的進給量，生產率較高。另外．由於切屑少，排屑就比較順利，從而不易刮傷已加工表面。
由於上述原因，擴孔比鑽孔的精度高，擴孔的加工經濟精度等級為IT11、IT10，表面粗糙度為Ra6.3～3.2μm。且在一定程度上還可以校正原有孔的軸線偏差，使其獲得較正確的幾何形狀。
圖3
圖4鍃鑽
用鍃鑽加工各種沉頭螺釘孔、錐孔、凸台面的方法稱為鍃孔。鍃孔一般在鑽床上進行。圖5所示為鍃孔的幾種形式。其中，圖5(a)是帶導柱的平底鍃鑽，適用於加工六角螺栓、帶墊圈的六角螺母、圓柱頭螺釘的沉頭孔；圖5(b)、(c)分別是帶導柱和不帶導柱的錐面鍃鑽，用於加工錐面沉孔；圖5(d)是端面鍃鑽，用於加工凸台。鍃鑽上帶有定位導柱矗。，用來保證被鍃孔或端面與原來孔的同軸度或垂直度。
鑽削工具機
鑽削工具機——鑽床，其主參數是最大鑽孔直徑。根據用途和結構的不同，鑽床可分為立式鑽床、搖臂鑽床、台式鑽床、深孔鑽床及其他鑽床等。
立式鑽床
如下圖所示，立式鑽床是一種將主軸箱和工作檯安置在立柱上，主軸垂直布置的鑽床。加工時工件直接或通過夾具安裝在工作檯上，主軸的旋轉運動由電動機經變速箱傳動。加工時主軸既做旋轉的主運動，又做軸向的進給運動。工作檯和進給箱可沿立柱上的導軌調整其上下位置，以適應在不同高度的工件上進行鑽削加工。由於在立式鑽床上是通過移動工件位置的方法，使被加工孔的中心與主軸中心對中，因而操作很不方便，不適於加工大型零件，生產率也不高。此外，立式鑽床的自動化程度一般均較低，故常用於單件、小批生產中加工中小型工件。在大批大量生產中通常被組合鑽床所代替。
搖臂鑽床
如下圖所示，搖臂鑽床是一種搖臂可繞立柱迴轉和升降，主軸箱又可在搖臂上做水平移動的鑽床。工件固定在底座1的工作檯上，主軸8的旋轉和軸向進給運動是由電動機通過主軸箱7來實現的。主軸箱可在搖臂3的導軌上移動，搖臂藉助電動機5及絲槓4的傳動，可沿立柱2上下移動。立柱2由內立柱和外立柱組成，外立柱可繞內立柱在±180°範圍內迴轉。因此，主軸很容易被調整到所需的加工位置上，這就為在單件、小批生產中，加工大而重的工件上的孑L帶來了很大的方便。
台式鑽床
如下圖所示，台式鑽床是一種主軸垂直布置的小型鑽床，鑽孔直徑一般在Φ15mm以下。由於加工孔徑較小，台鑽主軸的轉速可以很高，一般可達每分鐘幾萬轉。台鑽小巧靈活，使用方便，但一般自動化程度較低，適用於單件、小批生產中加工小型零件上的各種孔。
套用
在各類機器零件上經常需要進行鑽孔，因此鑽削的套用還是很廣泛的，但是，由於鑽削的精度較低，表面較粗糙，一般加工精度在IT10以下，表面粗糙度Ra值大於12.5μm ，生產效率也比較低。因此，鑽孔主要用於粗加工，例如精度和粗糙度要求不高的螺釘孔、油孔和螺紋底孔等。但精度和粗糙度要求較高的孔，也要以鑽孔作為預加工工序。
單件、小批生產中，中小型工件上的小孔（一般D<13 mrn）常用台式鑽床加工；中小型工件上直徑較大的孔（一般D<50mm）常用立式鑽床加工；大中型工件上的孔應採用搖臂鑽床加工；迴轉體工件上的孔多在車床上加工。
在成批和大量生產中，為了保證加工精度，提高生產效率和降低加工成本，廣泛使用鑽模、多軸鑽的或組合工具機進行孔的加工。
鑽削的引偏
鑽削加工容易產生“引偏”，“引偏”是由於鑽頭彎曲、孔的軸線歪斜而引起孔徑擴大，孔不圓。
引偏產生的原因：
1)麻花鑽是最常用刀具，由於細長而剛性差。
2)麻花鑽上有兩條較深的螺旋槽，剛性差。
3)鑽頭僅有兩條很窄二棱邊與孔壁接觸，接觸剛度和導向作用也很差。
4)鑽頭橫刃處前角有很大負值，切削條件極差，鑽孔時一半以上的軸向力由橫刃產生，稍有偏斜將產生較大附加力矩，使鑽頭彎曲此外，兩切削刃不對稱，工件材料不均勻，也易引偏。
